KMU-innovativ: Nachhaltiges Wassermanagement
Die Produktion von Wasserstoff ist ein wesentlicher Baustein der Energiewende. Hergestellt werden kann Wasserstoff z. B. durch Elektrolyse. Bei diesem Prozess wird Wasser in seine Bestandteile zerlegt. Als Energiequelle für die Elektrolyse kann Strom aus erneuerbaren Energie wie Windkraft und Photovoltaik dienen. Hierbei fällt neben "grünem" Wasserstoff auch in hohem Maße Sauerstoff an, der bisher nicht genutzt wird. Die Beteiligten des Verbundprojektes eloise wollen dies ändern und dazu die Bereiche Energieerzeugung und Abwasserreinigung in einem neuen Ansatz miteinander verknüpfen. Dabei soll u. a. der erzeugte Sauerstoff in Form von Ozon für die Beseitigung von Mikroverunreinigungen wie Arzneimittel und Industriechemikalien aus Abwässern eingesetzt werden.
Elektrolyse und Ozonerzeugung
Die Elektrolyse auf der Kläranlage soll nicht fortlaufend betrieben werden, sondern immer dann, wenn Überschussstrom aus Wind- und Sonnenenergie über den produzierten Wasserstroff im Stromnetz verwertet werden soll. Damit aber kontinuierlich Ozon für die Abwasserreinigung produziert werden kann, wird der aus der Elektrolyse anfallende Sauerstoff in einem Druckspeicher gesammelt. Dieser Speicher übernimmt die wesentliche Ausgleichsfunktion zwischen der schwankenden Elektrolyse und der fortlaufenden Ozonerzeugung.
Über ein neuartiges Membransystem wird das Ozon in feinen Bläschen in das Abwasser eingetragen, um dort Spurenstoffe zu entfernen. In der nachgeschalteten biologischen Stufe der Kläranlage - z. B. einem Schönungsteich und Aktivkohlefilter - werden Reststoffe und weitere organische Bestandteile, die bei der Ozonierung entstehen, mit Hilfe von Biofilmen oder freischwebenden Mikroorganismen abgebaut.
Modular aufgebaute Anlage trägt Ozon in das Abwasser ein Pilotanlage auf dem Klärwerk Kaiserslautern
Um die Verfahrenskette zu erforschen, wollen die eloise-Partner auf der Kläranlage Kaiserslautern eine halbtechnische Pilotanlage mit Elektrolyse, Sauerstoffspeicherung, Ozonerzeugung, Ozonierung, Aktivkohlefilter und Schönungsteich aufbauen und betreiben. Die in der Praxis untersuchten einzelnen Komponenten des Verfahrens bilden die Forschenden zudem modelltechnisch ab. Auf diese Weise können sie die Wechselwrikungen zwischen der erneuerbaren Energieerzeugung, die durch hohe Dynamik und schwankende Überschüsse gekennzeichnet ist, und der ebenfalls dynamischen Abwasserreinigung untersuchen.
Die Verfahrenskette soll sowohl insgesamt als auch in den Einzelkomponenten nutzbar sein. Mit den ca. 10.000 kommunalen Kläranlagen allein in Deutschland versprechen sich die Verbundpartner ein sehr großes Marktpotenzial für eine spätere technische Nutzung des Verfahrens.
Kläranlage Kaiserslautern als Standort der Pilotanlage